EP0166094B1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Gipsfaserplatten - Google Patents

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EP0166094B1
EP0166094B1 EP19850104128 EP85104128A EP0166094B1 EP 0166094 B1 EP0166094 B1 EP 0166094B1 EP 19850104128 EP19850104128 EP 19850104128 EP 85104128 A EP85104128 A EP 85104128A EP 0166094 B1 EP0166094 B1 EP 0166094B1
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EP
European Patent Office
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pressure
boards
steam
pressure tank
compartment
Prior art date
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Expired
Application number
EP19850104128
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English (en)
French (fr)
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EP0166094A1 (de
Inventor
Kurt Eberhardt
Heinrich Blackert
Gerald Forbert
Josef Steinkuhl
Horst Dr. Hose
Friedrich Bahner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grenzebach GmbH and Co KG
Original Assignee
Babcock BSH AG
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Publication date
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Application filed by Babcock BSH AG filed Critical Babcock BSH AG
Priority to AT85104128T priority Critical patent/ATE38556T1/de
Publication of EP0166094A1 publication Critical patent/EP0166094A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/52—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from mixtures containing fibres, e.g. asbestos cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B11/00—Calcium sulfate cements
    • C04B11/02—Methods and apparatus for dehydrating gypsum
    • C04B11/028—Devices therefor characterised by the type of calcining devices used therefor or by the type of hemihydrate obtained
    • C04B11/032—Devices therefor characterised by the type of calcining devices used therefor or by the type of hemihydrate obtained for the wet process, e.g. dehydrating in solution or under saturated vapour conditions, i.e. to obtain alpha-hemihydrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/141—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing dihydrated gypsum before the final hardening step, e.g. forming a dihydrated gypsum product followed by a de- and rehydration step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 and a system suitable for carrying out this method according to the preamble of patent claims 11 and 16.
  • the salient feature of the generic process known from DE-A-2 816 466 is that it is not the hemihydrate but the dihydrate that is used as calcium sulfate.
  • the molded component is heated under saturated steam until the calcium sulfate dihydrate has changed to a lower water form of the calcium sulfate. After heating, the molded body is cooled under pressure in the pressure chamber to a temperature of 100-80 ° C. and finally exposed to external conditions which bring about the greatest possible rehydration of the low-water calcium sulfate to calcium sulfate dihydrate and then dried.
  • DE-A-2 649 300 also relates to a process for the production of gypsum fiber boards based on calcium sulfate dihydrate. Plates formed from a fibrous gypsum mash are dried at temperatures of 95-140 ° C. The gypsum does not recrystallize.
  • DE-A-3 117 662 relates to a process for the production of molded bricks, in particular for pressing and calcining binders with optionally sand and / or other additives, in which a raw calcium sulfate dihydrate mass is pressed into molded bodies in the moist state.
  • the moldings are treated hydrothermally in an autoclave at a temperature up to 473 K, then moved out of the autoclave and cooled.
  • AT-B-323 073 deals with the drying of moisture-containing objects, in particular counter-forms or blocks made of plaster. It is based on the knowledge that the required absolute dryness cannot be achieved in other drying processes because the outer surface dries relatively quickly, so that the water remaining inside the block tears open the surface during later evaporation and causes dimensional changes.
  • the objects are first heated in a boiler with steam. At a pressure of 3 atm, the temperature of the steam is about 210 ° C; it is therefore considerably higher than the saturated steam temperature resulting from the steam pressure curve. When the objects inside have reached the same temperature as on the surface, the steam is slowly released as the temperature drops. This is followed by air drying at elevated temperature, and finally the objects are discharged from the kettle after cooling to 100-80 ° C. It takes more than 15 hours to dry.
  • the inventors have set themselves the task of performing the cooling of the plates as quickly as possible in the method according to the introductory part of claim 1.
  • the measure of claim 2, which is particularly recommended for thicker plates, further reduces the risk that the plate surface will be damaged during cooling.
  • the measure according to claim 3 accelerates the setting process.
  • the measure according to claim 4 enables high production speeds to be achieved with reduced energy expenditure.
  • the measure according to claim 5 enables shorter setting times without the fiber material being adversely affected.
  • the plates can be formed and dewatered inexpensively without the strength of the set plates being significantly impaired.
  • a high rate of conversion to ⁇ -hemihydrate is achieved by the measure of claim 10.
  • a second object on which the invention is based is to create an installation for carrying out the method according to the invention.
  • the feature of claim 12 ensures rapid heat transfer despite the fixed clamping.
  • Claims 13 to 15 relate to configurations of the plant for machine production.
  • Claims 17 and 18 relate to configurations of the system according to Claim 16.
  • a system according to the invention consists of a gypsum preparation with a raw gypsum silo 1 with gypsum discharge 2, a gypsum mill 3 - in the present example a tube mill - and a gypsum container 4 with stirrer, which serves as an intermediate container.
  • the fiber material is made from waste paper, as is the use of glass fibers. Fibers from wood residues, grasses etc. possible. Fibers are preferably used which are water-absorbent, or at least readily wettable.
  • a container 5 with a stirrer, to which a water supply 6 is connected, and a pulp container 7, from which a water pipe leads back to the tube mill 3, are used for paper preparation.
  • Gypsum container 4 and pulp container 7 are connected together with an additive metering device 8 to a mixer 9, from which a molding and dewatering station is fed.
  • the molding and dewatering station consists of a suction belt filter 10 with a downstream rolling stand with press rolls 11. If necessary, molding devices for the production of non-planar plates, e.g. B. corrugated sheets, integrated.
  • the end of the molding and dewatering station 10, 11 forms a clipper with which the plates are cut to size.
  • each pressure vessel 12 to 14 there is a stacking frame with horizontal, vertically displaceable intermediate plates, which are dimensioned so that they completely cover the gypsum fiber plates. They consist of double steel plates that are firmly connected to each other at a short distance via a vapor-permeable framework. Corresponding shaped sheets are used as intermediate plates in the production of non-planar plates.
  • each pressure vessel 12 to 14 has a superheated steam supply and discharge line and circulation fans, and all pressure vessels 12 to 14 are connected to one another via steam lines.
  • Each pressure vessel 12 to 14 is connected via an emptying device 15.2 to a roller conveyor 16 which leads to a dryer 17. Following the dryer 17, further roller conveyors 18 follow to a stack store.
  • the aluminum sulfate serves both as a flocculant to improve the drainability of the gypsum-fiber mixture and as a setting accelerator for the hemihydrate that is formed later.
  • the additive is between 0.1 and 2% by weight.
  • the water content of the pulp and the gypsum suspension is adjusted in such a way that a mixer with a water / solids ratio of about 3.4 is formed in the mixer 9. It is Ratio between gypsum and fiber material about 10: 1.
  • This mash is then formed into plates in two stages and simultaneously dewatered. The plate thickness is between 10 and 40 mm.
  • suction dewatering is used to pre-dewater to a water / solids ratio of approx. 0.7, at the same time a cake is formed.
  • This cake is then further dewatered in the second stage by pressure dewatering with the pressure rollers 11 of the roll stand to a water / solids ratio of less than 0.4, preferably about 0.35.
  • this degree of drainage can only be achieved by adding flocculants - here aluminum sulfate.
  • a multi-stage pressure drainage without upstream suction drainage is also possible.
  • the continuously shaped cake is cut into plates, which are then fed alternately to the pressure vessels 12 to 14 in the process according to FIG. They are stacked one above the other in the pressure vessels 12 to 14, each firmly clamped between two intermediate plates. Heating takes place only with returned steam from a pressure vessel to be cooled, then with saturated steam of approx. 6 bar up to a temperature of approx. 140 ° C. The pressure rises to about more than 3.5 bar. Since the steam is circulated and penetrates between the double plates, uniform heating - and cooling - of the plates is guaranteed. Steam is released for cooling, the pressure drop being less than 1 bar per minute to avoid damaging the plates. The steam released is used to preheat a freshly charged pressure vessel.
  • the three pressure vessels 12 to 14 work alternately: during one, e.g. B. pressure vessel 12, is emptied and reloaded, takes place in the second, for. B. pressure vessel 13, the heating and in the third, z. B. pressure vessel 14 is cooled by relaxing. In the first phase of heating or cooling, the connecting line between the corresponding pressure vessels (in the example: pressure vessels 13 and 14) is opened so that steam flows over until the pressure has equalized. At the next work cycle, the pressure vessel 12 is then heated, the pressure vessel 13 is relaxed and the pressure vessel 14 is emptied and reloaded, etc.
  • the calcium sulfate dihydrate converts to alpha hemihydrate.
  • the heating-up time is between 3 and 50 minutes depending on the board thickness.
  • the temperature drops to approximately 100 ° C. and the hemihydrate rehydrates to dihydrate; the plate solidifies.
  • the rehydration takes place predominantly with split off crystal water remaining in the plate, so a saturated water vapor atmosphere is required during the entire treatment time in the pressure vessel in order to prevent the plates from drying out from the inside before the rehydration is completed.
  • By slowly lowering the pressure of less than 1 bar per minute in connection with the clamping of the plates bursting due to the pressure drop is avoided. This risk exists particularly with thick plates, e.g. B. 40 mm plates.
  • the cooling can e.g. B. be carried out via shaped elements with an additional coolant supply.
  • the plates are conveyed via the roller conveyor 16 into the dryer 17, where they are dried to about 4 to 5% residual moisture before they are fed to the stack warehouse via the roller conveyors 18.
  • the dewatering ability is influenced by the grain distribution of the gypsum and the fiber material used - the energy consumption can be optimally minimized if the plates are dewatered to approx. 10 to 15% by weight before entering pressure vessels 12 to 14 will.
  • the water losses when relaxing (approx. 5%) and evaporation due to the inherent heat after leaving the pressure vessels 12 to 14 result in a quasi-dry plate which does not need to be dried additionally.
  • this can only be achieved through considerable additional effort in the treatment of gypsum and dewatering, whereby at the same time impairments in the speed of sales have to be accepted.
  • the system according to FIG. 2 contains a three-part pressure vessel 19, the three departments of which are arranged one behind the other and sealed off from one another.
  • the first two departments are each provided with a heater, the last department has a device for discharging water vapor and is connected to the first department via a steam line.
  • the shaped plates pass through the pressure vessel 19 on stacking trolleys 20, whereby they are kept at a distance by intermediate plates.
  • the intermediate plates are transported back by a conveyor belt 21 to the input of the pressure container 19.
  • the gypsum fiber boards are preheated in the first section by steam from the third section, brought to the final temperature in the second section and cooled down again in the third section, in accordance with the method previously described.
  • a belt conveyor 22.1 is installed in a three-part pressure vessel 22 and is sealed with sealing lips 22.2 at the entrance, exit and at the transitions between the departments.
  • the pressure required when cooling applied to the plates in the last section by the two runs of the belt conveyor 22.1 is sealed with sealing lips 22.2 at the entrance, exit and at the transitions between the departments.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Anlage gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 11 und 16.
  • Es sind Verfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten bekannt, bei denen Calciumsulfathalbhydrat. Fasermaterial und gegebenenfalls weitere Additive zu einer Naßmasse verrührt werden, aus der anschließend die Platten geformt werden. Die Verfestigung der Platten erfolgt durch Abbinden des Halbhydrates zu Calciumsulfatdihydrat (DE-B-2 918 974). Bei diesen Verfahren ist nachteilig, daß die Verarbeitung innerhalb der kurzen Abbindezeit des Halbhydrates durchgeführt werden muß. Weiterhin ist die Wiederverwertung von überschüssigem Material, z. B. aus dem Plattenzuschnitt, nur unter großem Aufwand möglich.
  • Gegenüber derartigen herkömmlichen Verfahren besteht das hervorstechende Merkmal des aus der DE-A-2 816 466 bekannten gattungsbildenden Verfahrens darin, daß als Calciumsulfat nicht das Halbhydrat, sondern das Dihydrat eingesetzt wird. Das geformte Bauteil wird unter Sattdampf erhitzt, bis das Calciumsulfatdihydrat in eine wasserärmere Form des Calciumsulfats übergegangen ist. Nach dem Erhitzen wird der Formkörper unter Druck in dem Druckraum auf eine Temperatur von 100-80 °C gekühlt und schließlich unter äußeren Bedingungen, die eine möglichst weitgehende Rehydratisierung des wasser- ärmeren Calciumsulfats zu Calciumsulfatdihydrat bewirken, ausgesetzt und anschließend getrocknet.
  • Die DE-A-2 649 300 betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten auf der Basis von Calciumsulfatdihydrat. Hierbei werden aus einer faserhaltigen Gipsmaische geformte Platten bei Temperaturen von 95-140 °C getrocknet. Eine Umkristallisation des Gipses erfolgt nicht.
  • Die DE-A-3 117 662 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formsteinen, insbesondere zur Verpressung und Kalzinierung von Bindemitteln mit gegebenenfalls Sand und/oder anderen Zuschlagstoffen, bei dem eine Calciumsulfatdihydratrohmasse in feuchtem Zustand zu Formkörpern verpreßt wird. Die Formkörper werden in einem Autoklav hydrothermal bei einer Temperatur bis zu 473 K behandelt, anschließend aus dem Autoklav ausgefahren und abgekühlt.
  • Die AT-B-323 073 befaßt sich mit der Trocknung von feuchtigkeitshaltigen Gegenständen, insbesondere Gegenformen oder -blöcken aus Gips. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß sich bei anderen Trocknungsverfahren die erforderliche absolute Trockenheit nicht erreichen läßt, weil die äußere Oberfläche relativ schnell trocknet, so daß das zurückbleibende Wasser im Innern des Blockes bei späterer Verdampfung die Oberfläche aufreißt und Maßänderungen verursacht. Zur Behebung dieses Problems werden die Gegenstände zunächst in einem Kessel mit Wasserdampf beheizt. Bei einem Druck von 3 atü beträgt die Temperatur des Dampfes etwa 210 °C; sie liegt also erheblich über der aus der Dampfdruckkurve hervorgehenden Sattdampftemperatur. Wenn die Gegenstände im Innern die gleiche Temperatur erreicht haben wie an der Oberfläche, wird bei sinkender Temperatur der Dampf langsam abgelassen. Danach folgt eine Lufttrocknung unter erhöhter Temperatur, und schließlich werden die Gegenstände nach Abkühlung auf 100-80 °C aus dem Kessel entladen. Die Trocknung nimmt insgesamt mehr als 15 Stunden in Anspruch.
  • Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, bei dem Verfahren gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 die Abkühlung der Platten möglichst rasch durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal dadurch gelöst, daß man zum Abkühlen der Platten den Druck im Druckbehälter durch Ablassen von Wasserdampf absenkt.
  • Der Dampfdruck des Wassers, das in den Poren der noch heißen Platte eingeschlossen ist, liegt dann höher als der jeweils in der Atmosphäre des Druckbehälters herrschende Druck. Daher verdampft das in den Poren eingeschlossene Wasser. Infolge der Verdampfung kühlen die Platten rasch ab (Verdunstungskühlung).
  • Hierbei tritt aber ein unerwünschter Nebeneffekt auf : Der aus der Platte entweichende Dampf kann bewirken, daß die Platte aufgebläht wird und daß sogar die Plattenoberfläche abgesprengt wird. Diese Gefahr ist bei dem gattungsgemäßen Verfahren besonders groß, da im Stadium der Abkühlung der Zusammenhalt der Platte noch sehr schwach ist. Die Rekristallisation des bei der Wärmebehandlung gebildeten Halbhydrats zu Dihydrat, d. h. das Zusammenwachsen zu einem festen Gefüge, beginnt ja erst, nachdem die Platte unter etwa 1000C abgekühlt ist. Während der Abkühlung besteht der Gipsanteil praktisch aus Halbhydratkörnern, die mit dem Wasser und den Fasern einen lockeren Verbund bilden.
  • Es gehört daher zur gestellten Aufgabe, die schädliche Aufblähung der Platte beim Abkühlen zu vermeiden.
  • Diese Teilaufgabe wird gemäß dem zweiten im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal dadurch gelöst, daß die Platten beim Abkühlen zwischen Formelementen fest eingespannt sind.
  • Durch die Maßnahme des Anspruchs 2, die insbesondere für dickere Platten empfohlen wird, läßt sich die Gefahr, daß beim Abkühlen die Plattenoberfläche beschädigt wird, weiter verringern.
  • Die Maßnahme gemäß Anspruch 3 beschleunigt den Abbindevorgang.
  • Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 4 lassen sich große Produktionsgeschwindigkeiten bei verringertem energetischem Aufwand erzielen.
  • Die Maßnahme gemäß Anspruch 5 ermöglicht kürzere Abbindezeiten, ohne daß das Fasermaterial negativ beeinflußt wird.
  • Mit den Maßnahmen der Ansprüche 6 bis 9 lassen sich die Platten kostengünstig formen und entwässern, ohne daß die Festigkeit der abgebundenen Platten wesentlich beeinträchtigt wird.
  • Durch die Maßnahme des Anspruchs 10 wird eine hohe Umsetzungsgeschwindigkeit zu α-Halbhydrat erreicht.
  • Eine zweite Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
  • Das Merkmal des Anspruchs 12 sichert schnellen Wärmeübergang trotz der festen Einspannung.
  • Die Ansprüche 13 bis 15 betreffen Ausgestaltungen der Anlage für die maschinelle Produktion.
  • Eine andere Lösung der zweiten Aufgabe ist in Anspruch 16 angegeben.
  • Die Ansprüche 17 und 18 betreffen Ausgestaltungen der Anlage gemäß Anspruch 16.
  • Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
    • Figur 1 zeigt grobschematisch eine Anlage zur Herstellung von Gipsfaserplatten aus Rauchgasentschwefelungsgips und Altpapier mit drei parallelgeschalteten Druckbehältern.
    • Figur 2 zeigt grobschematisch eine Anlage, bei der ein Druckbehälter mit drei Abteilungen chargenweise beschickt wird.
    • Figur 3 zeigt eine entsprechende Anlage, bei der die Platten den Druckbehälter kontinuierlich durchlaufen.
  • Eine erfindungsgemäße Anlage besteht aus einer Gipsaufbereitung mit einem Rohgipssilo 1 mit Gipsaustrag 2, einer Gipsmühle 3 - im vorliegenden Beispiel eine Rohrmühle - und einem Gipsbehälter 4 mit Rührer, der als Zwischenbehälter dient. Im vorliegenden Beispiel wird das Fasermaterial aus Altpapier hergestellt, ebenso ist die Verwendung von Glasfasern. Fasern aus Holzresten, Gräsern etc. möglich. Vorzugsweise werden Fasern verwendet, die wasseraufnahmefähig, zumindest gut benetzbar sind. Zur Papieraufbereitung dient ein Behälter 5 mit Rührer, an den eine Wasserversorgung 6 angeschlossen ist, und ein Pülpenbehälter 7, von dem eine Wasserleitung zur Rohrmühle 3 zurückführt. Gipsbehälter 4 und Pülpenbehälter 7 sind zusammen mit einem Additivdosierer 8 an einem Mischer 9 angeschlossen, von dem eine Form- und Entwässerungsstation beschickt wird. In der Anlage gemäß Figur 1 endet im Mischer 9 zusätzlich eine Versorgungsleitung aus einer Gipsstation 23 mit einem Silo 23.1 und Dosiereinrichtung 23.2 für Gips, der ungemahlen zugemischt wird.
  • Die Form- und Entwässerungsstation besteht aus einem Saugbandfilter 10 mit einem nachgeschalteten Walzgerüst mit Preßwalzen 11. Gegebenenfalls sind in die Form- und Entwässerungsstation Formeinrichtungen zur Herstellung nicht planer Platten, z. B. Wellplatten, integriert. Den Abschluß der Form- und Entwässerungsstation 10, 11 bildet ein Klipper, mit dem die Platten zurechtgeschnitten werden.
  • In einer Anlage gemäß Figur 1 folgen im Anschluß an die Form- und Entwässerungsstation 10, 11 drei parallelgeschaltete Druckbehälter 12, 13, 14 mit einer Vorrichtung 15.1 zum wechselseitigen Beschicken. In jedem Druckbehälter 12 bis 14 steht ein Stapelgerüst mit waagrechten, vertikal verschiebbaren Zwischenplatten, die so bemessen sind, daß sie die Gipsfaserplatten vollständig abdecken. Sie bestehen aus Doppelstahlplatten, die über ein dampfdurchlässiges Gerüst in geringem Abstand fest miteinander verbunden sind. Bei der Herstellung nicht planer Platten werden als Zwischenplatten entsprechende Formbleche eingesetzt.
  • Zusätzlich weist jeder Druckbehälter 12 bis 14 eine Heißdampfzu- und -ableitung und Umwälzventilatoren auf, und alle Druckbehälter 12 bis 14 sind über Dampfleitungen miteinander verbunden. Jeder Druckbehälter 12 bis 14 ist über eine Entleerungsvorrichtung 15.2 an einen Rollengang 16 angeschlossen, der zu einem Trockner 17 führt. Im Anschluß an den Trockner 17 folgen weitere Rollengänge 18 zu einem Stapellager.
  • Bei der Herstellung von Gipsfaserplatten in einer Anlage gemäß Figur 1 werden ca. 30 % des Rohgipses - hier Gips aus einer Rauchgasentschwefelungsanlage - in der Rohrmühle 3 unter Zugabe von Wasser auf eine Korngröße von ca. 3000 Blaine gemahlen. Die Suspension mit etwa 50 Gew.-% Wasser wird im Behälter 4 unter Rühren zwischengelagert, von dort wird der Mischer 9 kontinuierlich beschickt. Die restliche benötigte Rohgipsmenge wird unvermahlen mit einer Blaine-Zahl von etwa 1 700 aus der Gipsstation 23 dem Mischer 9 direkt zugeführt. Ebenfalls wird dort Pülpe aus dem Pülpenbehälter 7 zugemischt. Die Pülpe wurde aus Altpapier und Wasser im Papieraufbereiter 5 hergestellt und durch Absetzen im Pülpenbehälter 7 eingedickt, das überschüssige Wasser wird in die Rohrmühle 3 geführt. Im Mischer 9 erfolgt auch die Zudosierung eines Additivs, im vorliegenden Beispiel Aluminiumsulfat, die Zudosierung von Kalium- oder Eisensulfat oder einer Mineralsäure (z. B. H2S04) ist ebenfalls möglich.
  • Das Aluminiumsulfat dient sowohl als Flockungsmittel zur Verbesserung der Entwässerbarkeit des Gips-Fasergemisches, als auch als Abbindebeschleuniger für das später gebildete Halbhydrat. Die Dosierung wird so geregelt, daß das Gips-Fasergemisch beim Eintritt in die Druckbehälter 12 bis 14 einen pH-Wert kleiner oder gleich 7, vorzugsweise zwischen pH = 4 und pH = 5 hat. Je nach Rohstoff und geforderter Abbindezeit beträgt die Additivzugabe zwischen 0,1 und 2 Gew.-%.
  • Der Wassergehalt der Pülpe und der Gipssuspension wird derart eingestellt, daß im Mischer 9 eine Maische mit einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von etwa 3,4 entsteht. Dabei beträgt das Verhältnis zwischen Gips und Fasermaterial etwa 10 : 1. Diese Maische wird anschließend in zwei Stufen zu Platten geformt und gleichzeitig entwässert. Die Plattendicke beträgt zwischen 10 und 40 mm. In der ersten Stufe wird mit einer Saugentwässerung auf ein Wasser/Feststoff-Verhältnis von ca. 0,7 vorentwässert, gleichzeitig wird ein Kuchen geformt. Dieser Kuchen wird anschließend in der zweiten Stufe durch eine Druckentwässerung mit den Druckwalzen 11 des Walzgerüstes auf ein Wasser/Feststoff-Verhältnis kleiner als 0,4, vorzugsweise ca. 0,35 weiter entwässert. Dieser Entwässerungsgrad ist erfahrungsgemäß nur durch eine Zugabe von Flockungsmitteln - hier Aluminiumsulfat - erreichbar. Eine mehrstufige Druckentwässerung ohne vorgeschaltete Saugentwässerung ist ebenfalls möglich.
  • Der kontinuierlich geformte Kuchen wird in Platten geschnitten, die anschließend im Verfahren nach Figur 1 abwechselnd den Druckbehältern 12 bis 14 zugeführt werden. In den Druckbehältern 12 bis 14 werden sie, jeweils zwischen zwei Zwischenplatten fest eingespannt, übereinander gestapelt. Die Aufheizung erfolgt erst mit rückgeführtem Dampf aus einem zu kühlenden Druckbehälter, anschließend mit Sattdampf von ca. 6 bar bis zu einer Temperatur von ca. 140 °C. Dabei steigt der Druck auf etwa mehr als 3,5 bar an. Da der Dampf umgewälzt wird und zwischen die Doppelplatten eindringt, ist eine gleichmäßige Erwärmung - und Abkühlung - der Platten gewährleistet. Zum Abkühlen wird Dampf abgelassen, wobei die Druckabsenkung weniger als 1 bar pro Minute beträgt, um Beschädigungen der Platten zu vermeiden. Der abgelassene Dampf wird zum Vorheizen eines frisch beschickten Druckbehälters verwendet.
  • Die drei Druckbehälter 12 bis 14 arbeiten wechselweise : während einer, z. B. Druckbehälter 12, entleert und neu beschickt wird, erfolgt im zweiten, z. B. Druckbehälter 13, die Aufheizung und im dritten, z. B. Druckbehälter 14, wird durch Entspannen abgekühlt. In der ersten Phase des Aufheizens bzw. Abkühlens wird die Verbindungsleitung zwischen den entsprechenden Druckbehältern (im Beispiel : Druckbehälter 13 und 14) geöffnet, so daß Dampf überströmt, bis der Druck sich ausgeglichen hat. Beim nächsten Arbeitstakt wird dann der Druckbehälter 12 aufgeheizt, der Druckbehälter 13 entspannt und der Druckbehälter 14 entleert und neu beschickt, usw.
  • Beim Aufheizen in gesättigter Wasserdampfatmosphäre auf ca. 140 °C wandelt sich das Calciumsulfat-Dihydrat in Alpha-Halbhydrat um. Die Aufheizzeiten betragen je nach Plattendicke zwischen 3 und 50 Minuten. Durch die anschließende Entspannung auf 1 bar sinkt die Temperatur auf ca. 100 °C ab und das Halbhydrat rehydratisiert wieder zu Dihydrat ; die Platte verfestigt sich. Die Rehydratisierung erfolgt überwiegend mit abgespaltenem, in der Platte verbliebenem Kristallwasser, daher ist während der gesamten Behandlungszeit im Druckbehälter eine gesättigte Wasserdampfatmosphäre erforderlich, um ein Austrocknen der Platten von innen vor Abschluß der Rehydration zu verhindern. Durch langsame Druckabsenkung von weniger als 1 bar pro Minute wird in Verbindung mit dem Einspannen der Platten ein Platzen infolge des Druckgefälles vermieden. Diese Gefahr besteht insbesondere bei dicken Platten, z. B. 40 mm Platten.
  • Es ist möglich, die Rehydrationszeit zu beschleunigen, ohne daß eine zu große Druckdifferenz zu Beschädigungen führt, indem man während der Entspannung die Platten an ihrer Oberfläche kühlt, während gleichzeitig ein erhöhter Dampfdruck im Druckbehälter 12 bis 14 aufrecht gehalten wird. Die Kühlung kann z. B. über Formelemente mit einer zusätzlichen Kühlmittelzuführung durchgeführt werden.
  • Im Anschluß an die Behandlung in den Druckbehältern 12 bis 14 werden die Platten über den Rollengang 16 in den Trockner 17 befördert, wo sie auf ca. 4 bis 5 % Restfeuchte getrocknet werden, bevor sie über die Rollengänge 18 dem Stapellager zugeführt werden.
  • Bei Verwendung von gut entwässerbarem Ausgangsmaterial - die Entwässerbarkeit wird von der Kornverteilung des Gipses und dem verwendeten Fasermaterial beeinflußt - läßt sich der Energieverbrauch optimal minimieren, wenn die Platten vor Eintritt in die Druckbehälter 12 bis 14 auf ca. 10 bis 15 Gew.-% vorentwässert werden. In diesem Fall ergibt sich durch die Wasserverluste beim Entspannen (ca. 5 %) und durch Verdunsten infolge der Eigenwärme nach Verlassen der Druckbehälter 12 bis 14 eine quasi trockene Platte, die nicht zusätzlich getrocknet werden braucht. Dies ist jedoch nur durch erheblichen Mehraufwand bei der Gipsaufbereitung und der Entwässerung zu erreichen, wobei gleichzeitig Beeinträchtigungen der Umsatzgeschwindigkeit in Kauf genommen werden müssen.
  • Die Anlage gemäß Figur 2 enthält einen dreigeteilten Druckbehälter 19, dessen drei Abteilungen hintereinander angeordnet und gegeneinander abgedichtet sind. Die beiden ersten Abteilungen sind jeweils mit einer Heizung versehen, die letzte Abteilung weist eine Einrichtung zum Ablassen von Wasserdampf auf und ist über eine Dampfleitung mit der ersten Abteilung verbunden. Die geformten Platten durchlaufen den Druckbehälter 19 auf Stapelwagen 20, wobei sie durch Zwischenplatten auf Abstand gehalten werden. Die Zwischenplatten werden von einem Förderband 21 zum Eingang des Druckbehälters 19 zurücktransportiert. Die Gipsfaserplatten werden in der ersten Abteilung durch Dampf aus der dritten Abteilung vorerwärmt, in der zweiten Abteilung auf die Endtemperatur gebracht und in der dritten Abteilung wieder abgekühlt, entsprechend dem vorhin beschriebenen Verfahren.
  • Bei einer kontinuierlichen Anlage nach Figur 3 ist in einem dreigeteilten Druckbehälter 22 ein Bandförderer 22.1 eingebaut, der am Eingang, Ausgang und an den Übergängen zwischen den Abteilungen mit Dichtlippen 22.2 abgedichtet ist. Bei dieser Ausführungsform des Druckbehälters 22 wird der erforderliche Druck beim Abkühlen auf die Platten in der letzten Abteilung durch die beiden Trums des Bandförderers 22.1 aufgebracht.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten, bei dem die Platten aus einer Maische mit Kalziumsulfat-Dihydrat und Fasermaterial unter Zusatz von Additiven geformt werden und die geformten Platten in einem Druckbehälter (12-14, 19, 22) bei gesättigter Wasserdampfatmosphäre auf 120-160°C, vorzugsweise zwischen 135-145°C, erhitzt und auf ungefähr 100 °C oder darunter wieder abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Abkühlen der Platten den Druck im Druckbehälter (12-14, 19, 22) durch Ablassen von Wasserdampf absenkt und daß die Platten beim Atkühlen zwischen Formelementen fest eingespannt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkung mit weniger als 1 bar pro Minute durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Platten während der Druckabsenkung gekühlt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Druckbehälter (12-14) wechselweise beschickt werden, wobei der zum Kühlen abgelassene Dampf eines Druckbehälters (12-14) dem nachfolgend beschickten Druckbehälter (12-14) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Platten auf einen pH-Wert kleiner/gleich 7, vorzugsweise zwischen pH = 4 und pH = 5, eingestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kalziumsulfat-Dihydrat mit einer Blainezahl zwischen 1 000 und 3 500.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 40 %, vorzugsweise mehr als 70 %, des Kalziumsulfat-Dihydrats eine Blainezahl kleiner als 2 000 aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß aus der Maische durch Saugentwässerung ein Kuchen geformt wird, der anschließend einer Druckentwässerung unterzogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Maische unter Druck ein Kuchen geformt wird, der anschließend in mehreren Stufen weiter druckentwässert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Platten vor dem Erwärmen eine Feuchte von weniger als 40 Gew.-%, vorzugsweise ca. 35 Gew.-% aufweisen.
11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit Vorrichtungen zum Herstellen einer Maische aus Wasser, Kalziumsulfat-Dihydrat und Fasermaterial, mit einer Form- und Entwässerungsvorrichtung (10, 11) und mit einem Druckbehälter (12-14, 19) mit Dampfzuführung, gekennzeichnet durch ein Stapelgestell mit waagerechten, inelastischen und vertikal beweglichen Zwischenplatten und mit Mitteln zum Fixieren der vertikalen Position der Zwischenplatten.
12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Zwischenplatten in Form von Doppelplatten, die mit einem dampfdurchlässigen Gerüst in Abstand miteinander fest verbunden sind.
13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch drei parallelgeschaltete Druckbehälter (12-14), die durch Dampfleitungen miteinander verbunden sind.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Druckbehälter (19) mit drei aufeinanderfolgenden, gegeneinander abdichtbaren Abteilungen, wobei die erste und zweite Abteilung mit einer Heizung versehen sind und die letzte Abteilung einen Dampfablaß aufweist und über eine Dampfleitung mit der ersten Abteilung verbunden ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Fördersystem, das durch die drei Abteilungen des Druckbehälters (19) führt.
16. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit Vorrichtungen zum Herstellen einer Maische aus Wasser-, Kalziumsulfat-Dihydrat und Fasermaterial, mit einer Form- und Entwässerungsvorrichtung (10-11) und mit einem Druckbehälter (22) mit Dampfzuführung. dadurch gekennzeichnet, daß der DruCkbehälter (22) drei aufeinanderfolgende, gegeneinander abdichtbare Abteilungen aufweist, daß die erste und die zweite Abteilung mit einer Heizung versehen sind, daß die letzte Abteilung einen Dampfablaß aufweist und über eine Dampfleitung mit der ersten Abteilung verbunden ist, und daß ein Doppelbandförderer (22.1), der am Eingang und Ausgang jeder Abteilung mit Dichtlippen (22.2) abgedichtet ist, durch die drei Abteilungen des Druckbehälters (22) geführt ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Form- und Entwässerungsvorrichtung (10, 11) aus einer Saugentwässerungseinrichtung mit anschließender Druckentwässerungseinrichtung, insbesondere einem Walzgerüst mit Druckwalzen (11), besteht.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Form- und Entwässerungsvorrichtung (10, 11) aus einer mehrstufigen Druckentwässerungseinrichtung, insbesondere aus einer oder mehreren Siebbandpressen, besteht.
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